1.本实用新型属于城市建筑维护更新技术领域,更具体地，涉及一种悬挑结构张力加固体系。
背景技术：[0002]“张拉整体”概念是美国著名建筑师富勒的实用新型，这种结构的刚度由受拉和受压单元之间的平衡预应力提供，在世家施加预应力之前，结构几乎没有初始刚度，并且初始预应力的大小对结构的外形和结构的刚度起着决定性的作用，张拉整体结构是一种柔性的，能最大利用材料性能的结构形式。目前常见的张拉整体结构由正交双向式、自平衡单元式和环形索桁架结构形式。
[0003]
目前，很多旧有建筑物即将到达设计使用年限或是一些大型公共建筑物构筑物会面临使用功能的改变等问题，经常会有需要添加附属结构以满足新的使用功能需求，使用张力结构对原有建筑进行附属结构的增加，有利于减轻外加结构的自重荷载、提高附属结构的结构抗力，实现较大规模的附属结构增建。
[0004]
目前，对大型公共建筑的维护使用例行维护、预防维护的手段，无论建筑是否具有失效的可能性，都要浪费人力物力以及时间成本对建筑物进行维护。
技术实现要素：[0005]
有鉴于此，本实用新型提供一种悬挑结构张力加固体系。
[0006]
本实用新型还提供一种悬挑结构张力加固体系的施工方法。
[0007]
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
[0008]
根据本实用新型第一方面实施例的一种悬挑结构张力加固体系，用于在原有悬挑结构维护时作为新增的附属张力结构，所述张力加固体系包括：
[0009]
若干v撑结构，沿原有悬挑结构的内圈周向间隔设置，任一v撑结构包括设于原有悬挑结构的内圈下方的v撑和一端与原有结构的内圈连接、另一端沿径向向内延伸的刚性构件，所述v撑的一端与悬挑结构的内圈连接、另一端与所述刚性构件连接；
[0010]
索网组件，其包括径向索和环向索，所述环向索沿周向设置且与所述若干v撑结构的底端相连，所述径向索的一端与所述环向索连接、另一端沿径向张拉后与原有悬挑结构连接；
[0011]
新增悬挑结构，设于原有悬挑结构的内圈且悬于所述环向索的标高上方，所述刚性构件的另一端与所述新增悬挑结构连接；
[0012]
监测装置，设于所述径向索的与原有悬挑结构连接的一端上，用于监测对应的所述径向索的受力状态并向后台系统自动发送预警信号。
[0013]
进一步地，所述张力加固体系还包括：
[0014]
三角架，所述三角架焊接在所述原有悬挑结构的内圈桁架的内侧，所述v撑结构与所述原有悬挑结构的内圈通过所述三角架连接。
[0015]
进一步地，所述张力加固体系还包括：
[0016]
索夹，所述索夹设置在所述环向索上，所述径向索的一端连接在所述索夹上。
[0017]
进一步地，所述v撑包括内肢和外肢，所述内肢和所述外肢成夹角设置，所述外肢的另一端与所述三角架连接，所述内肢的另一端与所述刚性构件连接；
[0018]
所述索夹连接在所述外肢上。
[0019]
进一步地，所述新增悬挑结构包括两圈同圆心间隔设置的、与所述原有悬挑结构内圈相匹配的圈状结构，任一所述圈状结构包括若干沿周向排布的主连杆和连接相邻两主连杆的次连杆；
[0020]
所述主连杆与所述v撑共平面；
[0021]
所述次连杆的数量为两个，且分别连接在所述刚性构件的两侧。
[0022]
进一步地，所述张力加固体系还包括：
[0023]
桁架耳板，所述桁架耳板设置在所述原有悬挑结构的外圈桁架支座处，所述径向索的另一端与所述桁架耳板连接。
[0024]
进一步地，所述监测装置为力传感器。
[0025]
进一步地，所述刚性构件为水平刚性构件。
[0026]
根据本实用新型第二方面实施例的一种悬挑结构张力加固体系的施工方法，包括以下步骤：
[0027]
对原有悬挑结构进行顶撑工作以提前释放部分应力；
[0028]
对原有悬挑结构的薄弱杆件进行加固；
[0029]
吊装v撑结构的外肢，进行临时固定；
[0030]
架设铺索平台，进行环向索铺设，在环向索相应位置安装索夹；
[0031]
将径向索调运至相应索夹轴线位置，垂直起吊，释放拉索扭力。而后卷扬机牵引至环梁耳板端，再将径向索与索夹连接；
[0032]
径向索安装完成后，不断牵引张拉，使径向索角度不断接近设计值；
[0033]
进行v撑结构的内肢及刚性构件的安装，完成新增悬挑结构的安装；
[0034]
在径向索末端安置监测装置，监测径向索的受力状态。
[0035]
进一步地，在对原有悬挑结构进行顶撑工作时，在原有悬挑结构下方安装液压控制可调卸力支架系统，通过液压千斤顶进行同步支撑工作；
[0036]
在完成新增悬挑结构安装的步骤之后、径向索末端安置监测装置步骤之前，还包括如下步骤：
[0037]
将所述可调卸力支架系统进行卸力、拆除。
[0038]
进一步地，在环向索的铺设步骤中，先用吊机将环向索铺设在预设位置下方，在铺索平台和脚手架平台上移动放索；
[0039]
之后，在环向索相应位置安装索夹并固定，再斜向上牵引提升向索至预设位置。
[0040]
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
[0041]
根据本实用新型实施例的悬挑结构张力加固体系，新增悬挑结构用于承担新增部分使用功能的荷载，v撑结构可以将新增悬挑结构的荷载部分向下传至索网组件之内。通过对径向索张拉，在整个索网组件内形成预拉应力来抵消新增结构部分的荷载产生的压应力。通过v撑结构和索网组件，建立基于预应力的全张力新增附属结构体系，实现对旧有建
筑物的加强维护。通过增加监测装置对径向索的受力状态进行监测，实现对张力加固体系的信息化监测，提高后期运维效率，实现在合适的、需要的时候进行维护，节约成本。同时还能控制结构及索力的内力分布以及控制变形。
附图说明
[0042]
图1为根据本实用新型实施例的原有悬挑结构的结构示意图；
[0043]
图2为根据本实用新型实施例的张力加固体系(省略了监测装置、索夹和桁架耳板)的结构示意图；
[0044]
图3为根据本实用新型实施例的张力加固体系(省略了监测装置、索夹和桁架耳板)的其中一个单元(一个v撑结构和两段新增悬挑结构)的结构示意图；
[0045]
图4为根据本实用新型实施例的张力加固体系安装在原有悬挑结构上的结构示意图；
[0046]
图5位根据本实用新型实施例的张力加固体系的施工方法的框架图。
[0047]
附图标记：1、原有悬挑结构；11、原有悬挑结构内圈；12、原有悬挑结构外圈；2、张力加固体系；21、新增悬挑结构；211、主连杆；22、v撑结构；221、内肢；222、外肢；223、刚性构件；23、索网组件；231、环向索；232、径向索；3、三角架。
具体实施方式
[0048]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0049]
除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
[0050]
下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的悬挑结构张力加固体系。
[0051]
需要说明的是，原有悬挑结构为旧有建筑物。如图1所示，本实施例中原有悬挑结构以内圈为中空的屋盖结构为例。
[0052]
如图2至图4所示，根据本实用新型实施例的悬挑结构张力加固体系2包括新增悬挑结构21、若干v撑结构22、索网组件23和监测装置(未示出)。
[0053]
具体而言，v撑结构22设置在原有悬挑结构内圈11的下方，新增悬挑结构21悬设于v撑结构22及索网组件23的上方。v撑结构22包括v字型的v撑及由原有悬挑结构内圈11径向向内延伸的刚性构件223，v撑的一端与原有悬挑结构内圈11连接、另一端与刚性构件223连接，v撑结构22可以将新增悬挑结构21的荷载部分向下传至索网组件23之内。索网组件23包括径向索232和环向索231，环向索231沿周向设置且与v撑的底端连接，径向索232的一端与
环向索231连接、另一端沿径向向外张拉后与原有悬挑结构1连接。新增悬挑结构21设于环向索231的标高上方，用于承担张力加固体系的部分使用功能的荷载。刚性构件223的另一端沿径向向内延伸并与新增悬挑结构21连接。监测装置设于任一径向索232的与原有悬挑结构1连接的一端上，用于监测对应的径向索232的受力状态并在监测到受力超过该径向索232的预设值后向后台系统(未示出)自动发送预警信号。
[0054]
换言之，根据本实用新型实施例的悬挑结构张力加固体系2主要由新增悬挑结构21、v撑结构22、索网组件23和监测装置四部分组成。新增悬挑结构21用于承担新增部分使用功能的荷载，v撑结构22可以将新增悬挑结构21的荷载部分向下传至索网组件23之内。通过对径向索232张拉，在整个索网组件23内形成预拉应力来抵消新增结构部分的荷载产生的压应力。由此，根据本实用新型实施例的悬挑结构张力加固体系2，通过v撑结构22和索网组件23，建立基于预应力的全张力新增附属结构体系，实现对旧有建筑物的加强维护。通过增加监测装置对径向索232的受力状态进行监测，实现对张力加固体系2的信息化监测，提高后期运维效率，实现在合适的、需要的时候进行维护，节约成本。
[0055]
在本实用新型的一些具体实施方式中，张力加固体系2还包括三角架3。v撑结构2通过三角架3与原有悬挑结构内圈11连接。
[0056]
具体的，如图3所示，三角架3为一个三棱柱框架，焊接在原有悬挑结构1的内圈桁架的内侧边缘，v撑结构2的v撑及刚性构件223均连接在该三角架3上，实现与原有悬挑结构1的连接。结构简单，节约成本，同时三角架3的结构强度大，方便v撑结构2与现有悬挑结构1的连接。
[0057]
在本实用新型的一些具体实施方式中，张力加固体系2还包括索夹(图中未示出)，索夹设置在环向索231上，径向索232的一端连接在索夹上。对于索夹的具体结构而言，在此不做向下描述和限定，本领域技术人员可以采用现有建筑行业常用的索夹结构。锁夹是内肢221、外肢222、径向索232和环向索231的共同连接件。
[0058]
根据本实用新型的一个实施例，v撑包括内肢221和外肢222，内肢221和外肢222成夹角设置，索夹连接在外肢222上。
[0059]
如图2和图3所示，v撑的内肢221和外肢222的底端相连，v撑的顶端向两侧且斜向上延伸，其中内肢221的顶端与刚性构件223连接，外肢222的顶端与三角架3的下端连接。刚性构件223的一端与三角架3的上端连接，另一端沿径向向内水平延伸，内肢221的顶端不与刚性构件223的端部连接，也就是说刚性构件223与内肢221的顶端连接位置处距离刚性构件223的另一端的端部还有一段距离，为了便于描述和区分，可以将这部分描述为延伸段，可以方便刚性构件223与新增悬挑结构21连接。
[0060]
根据本实用新型的一个实施例，如图2和图3所示，新增悬挑结构21包括两圈同圆心间隔设置的、与原有悬挑结构内圈11相匹配的圈状结构。任一圈状结构包括若干沿周向排布的主连杆211和连接相邻两主连杆211的次连杆(图中未示出)。也就是说任一圈状结构均由若干弧形状的主连杆211沿周向首尾连接围合而成，主连杆211与v撑结构2具体为刚性构件223共平面。相邻两主连杆211之间通过次连杆连接，次连杆设置在刚性构件223的延伸段的周向两侧。新增悬挑结构21的作用在于方便搭设屋面板和/或屋面膜结构，在一个已经实施的八万人体育场项目中，新增悬挑结构21为带led屏的透明膜材。采用主连杆211和次连杆的方式，方便分步安装新增悬挑结构，避免整体安装时，新增悬挑结构21重量过重造成
安装不便的问题。
[0061]
根据本实用新型的一个实施例，张力加固体系2还包括桁架耳板(图中未示出)，桁架耳板设置在原有悬挑结构的外圈桁架支座处也即桁架与混凝土连接处(图中未示出)，申请人经研究计算得到将径向索的另一端连接在桁架与混凝土连接处，整个体系的受力性能最好，径向索232的另一端与桁架耳板连接，从而实现整个张力加固体系与原有悬挑结构1连接。对于桁架耳板的具体结构在此不做详细描述和限定，为现有常规的耳板结构。增加桁架耳板，可以方便径向索与原有悬挑结构实现连接。结构简单，可以节约成本。对张力加固体系2进行受力分析，如图3所示，外肢受到压力f压，径向索232受到张力f张。
[0062]
根据本实用新型的一个实施例，监测装置(图中未示出)为现有市场上常规的力传感器，具体结构和工作原理在此不做详细描述和限定，本领域技术人员可以从现有技术中知晓。
[0063]
根据本实用新型的一个实施例，在新增的附属结构也即张力加固体系2安装后，由于张力体系形成刚度，需要施加较大张拉力，对原有悬挑结构的结构强抗力要求提高，必须对原有悬挑结构进行加固，根据原有悬挑结构杆件的承载能力不足的模式不同，分别采用外包套管法、贴焊钢管法、frp也即纤维增强复合材料加固法三种发光法进行加固。具体的，对受压整体稳定不足的杆件进行外包套管加固；对全类型承载力、稳定性不足的杆件采用贴焊钢管法；对受拉承载力不足的杆件采用frp(fiber reinforced polymer/plastic，纤维增强复合材料)加固方法。
[0064]
总而言之，根据本实用新型实施例的悬挑结构张力加固体系2，在通过v撑结构22及索网组件23，建立基于预应力的张力新增附属结构体系，有利于减轻外加结构的自重荷载、提高附属结构的结构抗力，实现较大规模的附属结构增建维护。解决了现有对大型公共建筑的例行维护、预防维护时存在建筑失效，造成浪费人力物力及时间成本的问题。同时增加监测装置，实现设计-施工-安装-长期运维的协调工作系统，实现对张力加固体系2的信息化监测，提高后期运维效率，实现在合适的、需要的时候进行维护，节约成本。
[0065]
根据本实用新型第二方面实施例的悬挑结构张力加固体系的施工方法，如图5所示，包括以下步骤：
[0066]
在原有悬挑结构1下方安装液压控制可调卸力支架系统(未示出)，通过液压千斤顶(未示出)进行同步支撑工作，提前释放该原结构的部分应力；
[0067]
对原有悬挑结构1的薄弱杆件进行加固；具体的，在本实施例中，对受压整体稳定不足的杆件进行外包套管加固；对全类型承载力、稳定性不足的杆件采用贴焊钢管法；对受拉承载力不足的杆件采用frp(fiber reinforced polymer/plastic，纤维增强复合材料)加固方法；
[0068]
在原有悬挑结构1的桁架的内圈内侧边缘，焊接三角架3，同时将环向索231的提升卷扬机的牵引绳绕过三角架；
[0069]
进行v撑结构22的外肢222的吊装，到位后，使用神仙葫芦进行临时固定；
[0070]
架设铺索平台，进行环向索231的铺设，用吊机将环向索231铺设在预设位置下方，在铺索平台和脚手架平台上移动放索；
[0071]
在环向索231相应位置安装索夹并固定，之后用卷扬机斜向上牵引提升环向索231至预设位置；
[0072]
将径向索232调运到相应索夹轴线位置，垂直起吊，释放拉索扭力；而后卷扬机牵引至环梁耳板端，再将径向索232与索夹连接。
[0073]
径向索232安装完成后，通过不断牵引张拉，使径向索232角度不断接近设计位置；
[0074]
将外肢222与索夹连接到位；
[0075]
进行v撑内肢221以及刚性构件223的安装，悬挑结构安装完毕；
[0076]
将可调卸力支架系统进行卸力、缓慢拆除；
[0077]
在径向索232的末端安置监测装置，本实施例优选采用现有市场上常规的力传感器，长期监测径向索232的受力状态；若力传感器读数变化超过设定值，后台系统自动发送预警信号，相关人员对索进行相关维护、修复工作。
[0078]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“优选实施例”、“具体实施方式”、或“优选实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0079]
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
技术特征：1.一种悬挑结构张力加固体系，用于在原有悬挑结构维护时作为新增的附属张力结构，其特征在于，所述张力加固体系包括：若干v撑结构，沿原有悬挑结构的内圈周向间隔设置，任一v撑结构包括设于原有悬挑结构的内圈下方的v撑和一端与原有结构的内圈连接、另一端沿径向向内延伸的刚性构件，所述v撑的一端与悬挑结构的内圈连接、另一端与所述刚性构件连接；索网组件，其包括径向索和环向索，所述环向索沿周向设置且与所述若干v撑结构的底端相连，所述径向索的一端与所述环向索连接、另一端沿径向张拉后与原有悬挑结构连接；新增悬挑结构，设于原有悬挑结构的内圈且悬于所述环向索的标高上方，所述刚性构件的另一端与所述新增悬挑结构连接；监测装置，设于所述径向索的与原有悬挑结构连接的一端上，用于监测对应的所述径向索的受力状态并向后台系统自动发送预警信号。2.根据权利要求1所述的悬挑结构张力加固体系，其特征在于，所述张力加固体系还包括：三角架，所述三角架焊接在所述原有悬挑结构的内圈桁架的内侧，所述v撑结构与所述原有悬挑结构的内圈通过所述三角架连接。3.根据权利要求2所述的悬挑结构张力加固体系，其特征在于，所述张力加固体系还包括：索夹，所述索夹设置在所述环向索上，所述径向索的一端连接在所述索夹上。4.根据权利要求3所述的悬挑结构张力加固体系，其特征在于，所述v撑包括内肢和外肢，所述内肢和所述外肢成夹角设置，所述外肢的另一端与所述三角架连接，所述内肢的另一端与所述刚性构件连接；所述索夹连接在所述外肢上。5.根据权利要求4所述的悬挑结构张力加固体系，其特征在于，所述新增悬挑结构包括两圈同圆心间隔设置的、与所述原有悬挑结构内圈相匹配的圈状结构，任一所述圈状结构包括若干沿周向排布的主连杆和连接相邻两主连杆的次连杆；所述主连杆与所述v撑共平面；所述次连杆的数量为两个，且分别连接在所述刚性构件的两侧。6.根据权利要求1所述的悬挑结构张力加固体系，其特征在于，所述张力加固体系还包括：桁架耳板，所述桁架耳板设置在所述原有悬挑结构的外圈桁架支座处，所述径向索的另一端与所述桁架耳板连接。7.根据权利要求1所述的悬挑结构张力加固体系，其特征在于，所述监测装置为力传感器。8.根据权利要求1所述的悬挑结构张力加固体系，其特征在于，所述刚性构件为水平刚性构件。
技术总结本实用新型提供一种悬挑结构张力加固体系。本实用新型的悬挑结构张力加固体系的施工方法，张力加固体系若干V撑结构，沿原有悬挑结构的内圈周向间隔设置；索网组件包括径向索和环向索，环向索沿周向设置且与若干V撑结构的底端相连，径向索的一端与环向索连接、另一端沿径向张拉后与原有悬挑结构连接；新增悬挑结构设于环向索的标高上方，刚性构件的一端与新增悬挑结构连接；监测装置设于径向索末端，用于监测对应的径向索的受力状态并向后台系统自动发送预警信号。通过V撑结构和索网组件，实现对旧有建筑物的加强维护。通过增加监测装置对径向索的受力状态进行监测，提高后期运维效率，控制结构及索力的内力分布以及控制变形，节约成本。节约成本。节约成本。
技术研发人员：徐磊 李子乔 王少纯
受保护的技术使用者：上海建工一建集团有限公司
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2022/7/5
